差示扫描量热法（DSC）是指在程序控制温度下，精确测量样品与参比物之间热流差来分析材料热性能的热分析仪器‌。其核心工作原理是在程序控温（升温、降温或恒温）过程中，实时监测并记录两者因物理或化学变化引起的热量差异‌。

      目前，虽然DSC曲线一定程度上可以依靠软件AI功能辅助判断，如梅特勒热分析软件STARe中的AIWizardTM功能，但全面的分析和评估仍需结合用户自身的热分析经验及对样品可能反应的了解。本文选取了非常经典的DSC曲线，来提供系统性解读DSC曲线的实用建议。

图1熔融过程：a:非聚合物类纯物质；

b:含有共晶杂质的混合物；

c:部分结晶聚合物；

d和e:伴随分解的熔融；

f:液晶

      样品的熔融焓值和熔点，可以从DSC升温熔融曲线上确定。对于纯净物质，当熔融峰的低温侧几乎是一条直线时（见图1a）,熔点对应的是起始点（onset）,熔融峰值越尖锐，说明物质越纯净;不纯物质或者混合物会显示多个峰，具有共晶杂质的物质表现为两个峰（见图1b），首先是共晶峰，其大小与共晶杂质的含量成正比，然后是主要的熔融峰，有时候共晶是无定形的，就只有主要的熔融峰；如果是不纯的聚合物，由于晶体的尺寸分布，部分结晶的聚合物会产生非常宽的熔融峰(见图1c)；还有许多有机化合物在熔融时伴随分解（放热或者吸热，见图1d和图1e），可以结合测试前后样品质量变化判断；液晶在熔融之后仍然可以保持各向异性，熔体只有发生一个或多个小而尖锐的相转变峰之后才能变得各向同性（图1f）。

图2结晶过程：a:纯物质 

b:不同液滴各自在不同过冷度下凝固 

c:发生无定形凝固的熔体 

d：含有低共熔杂质的样品 

e:经骤冷的熔体在升温至玻璃化

转变温度以上时发生结晶（冷结晶） 

f:部分结晶聚合物 g:液晶

      晶态材料的DSC冷却曲线上放热峰是结晶峰，峰面积大约与熔融峰相同。由于熔融是有温度依赖的，因此根据过冷程度，差异可达20%。快速结晶的物质在成核之后显示几乎垂直的曲线，直到达到熔点(如图2a和2g)；如果液相是由许多单个液滴组成，那么每个液滴的超冷却程度都不同，因此会观察到几个峰值（图2b）；有机化合物和其他“不易结晶”的化合物在冷却时凝固形成固态玻璃(如图2c); 当含有共熔杂质的样品，在发生熔融后冷却，主要成分也会结晶出来（如图2d），此类无定形样品在加热至玻璃化转变之上时会开始结晶。冷结晶通常会分为两步进行，在进一步的加热过程中，可能先发生多晶型转变，然后固态物质才最终熔融（如图2e）；聚合物熔融，然后在一定过冷后结晶（2f）;液晶的熔体冷却时，首先会发生介相转变，随后的结晶表现出典型的过冷效应（图2g）

图3台阶式转变：a:玻璃化转变 

b:伴随焓松弛的玻璃化转变 

c:反向转变 d:居里转变

      在非晶质物质发生玻璃化转变时，比热容一般会增加约0.1-0.5J*g/k，这也是为什么DSC曲线会出现在吸热方向向上显示特征性偏移（见图3a）。长时间储存在玻璃化转变温度Tg以下样品的第一次测量，通常表现出一个吸热峰（见图3b），其面积为1J/g至大约10J/g，而且这个峰在冷却(见图3c)或者再加热时都观察不到，玻璃化转变过程覆盖温度范围为10K到30K。可以通过检查样品在Tg以上是否明显柔软、几乎液体或者橡胶态，来确定一个类似玻璃化转变的效应。还有λ转变这些类型的固固相变便显出Λ形Cp温度函数，其中最重要的就是铁磁居里转变，可以用它来校准TGA仪器的温度，它的DSC信号比较微弱（见3d）。为了验证这个转变过程，可以用一个小磁铁检查样品是否在居里温度以上不再具有磁性。

图4化学反应的曲线形状：a:理想的放热反应；

b:伴随“干扰性”物理转变

且发生分解的反应； 

c:伴随副反应的化学反应； 

d:密闭坩埚内有机样品被残留

氧气部分氧化的反应

      一般来说，化学反应只能在第一次加热测试中测量。冷却至起始温度时，反应产物化学性质稳定，因此再次加热时不会发生进一步反应。在某些情况下，一次加热中反应没有完全进行，再次加热时可以观察到微弱的后续反应（比如环氧树脂的固化）。

      化学反应峰的半宽约为10K到70K,没有明显重量损失的化学反应通常是放热的（焓值一般在1J/g到20000J/g，见图4a和4b），其它倾向于吸热，因为膨胀做功占主导地位。理想情况下，化学反应的DSC曲线显示一个单一的平滑峰（图4a）。然而在实际测试中，其它效应和反应往往重叠并扭曲峰形，例如添加剂的熔融（图4b）,或者次级分解反应（图4c）。

      常见的重量显著损失的化学反应有：热分解（在惰性气体下的热分解）、金属腐蚀、有机化合物氧化。常见的重量无显著损失的化学反应有：聚和、重排、有机样品的氧化，例如聚乙烯与密闭坩埚中残留的氧气反应（见图4d）。

DSC曲线是解读材料热行为的核心依据，本文主要帮助大家解释DSC曲线，但是单一曲线常难以全面揭示热效应本质，我们也可以通过其他方法结合来进行辅助确认。比如热重分析（TGA）可通过质量变化区分物理转变与化学反应；热机械分析（TMA）、动态力学分析（DMA）从形变或模量角度辅助确认玻璃化转变；逸出气体分析（EGA）联用质谱/红外，精准识别反应释放的气体组分；显微热台则直观捕捉样品形貌演变，关联宏观曲线与微观结构。还有一些物理和化学方法可用，取决于样品类型，可在每个热效应发生后应用。针对不同特性的样品，唯有设计更具针对性的实验方案，才能实现对材料的精准分析与深度挖掘。